Mutagênese e reparo

Luís E. Soares Netto & Carlos F. M. Menck

Mutações são mudanças permanentes que ocorrem nos genes. Os genes presentes nas células são compostos por polímeros de desoxirribonucleotídeos de timidina, adenina, citosina e guanina e as mutações são alterações na sequência de bases nitrogenadas dos genes. Mutações podem originar novas variações do mesmo gene, os alelos. As diferentes formas alélicas estão sujeitas à seleção natural, constituindo-se, portanto, no substrato para a evolução adaptativa. O alelo de um dado gene que confere maior vantagem adaptativa ao indivíduo sofre pressão seletiva positiva [...]. Mesmo que não haja diferenças em termos adaptativos, os alelos novos podem aumentar sua frequência através do processo conhecido como deriva genética. Novos alelos podem ser introduzidos em uma população atrás de migração, mas sempre são originados em uma espécie através de mutação, que pode ser considerada como a única fonte de variabilidade genética.

As mutações podem ser classificadas como induzidas ou espontâneas [...]. As mutações induzidas são produzidas por diferentes agentes físico-químicos, denominados mutagênicos. [...] [A]s mutações ditas espontâneas podem resultar de erros independentes da ação de agentes físico-químicos ocorridos durante a replicação do DNA. [...] [H]á dois processos necessários para que ocorra uma mutação: (a) erros de incorporação dos nucleotídeos durante a replicação do DNA; e (b) lesão em um nucleotídeo que, após um ciclo replicativo, não foi reparada. [...]

A replicação é um processo extremamente eficiente. Em termos quantitativos, somente um a cada 10⁹ a 10¹⁰ nucleotídeos incorporados pela polimerase do DNA ocorre de maneira incorreta [...]. [...]

Essa grande eficiência do processo replicativo pode ser explicada por três motivos. Em primeiro lugar, a subunidade catalítica da polimerase do DNA [...] é relativamente eficiente por si só [...]. Além da subunidade catalítica, a polimerase do DNA possui uma subunidade revisora que é capaz de clivar ligações fosfodiéster no sentido 3’ → 5’ [...]. Quando um nucleotídeo é incorporado erradamente [...], ocorre uma pequena distorção na estrutura do DNA, reconhecida pela subunidade catalítica que se move no sentido contrário à polimerização. A subunidade revisora cliva então o nucleotídeo incorporado erradamente, dando ‘uma nova chance’ para a polimerase do DNA. [...]

Após cada ciclo replicativo, existe um período de tempo em que cada nucleotídeo incorporado erradamente pode ser removido e substituído pelo correto por um sistema denominado reparo por emparelhamento errado de bases [...]. Esse sistema de reparo pode atuar graças à ação de uma metilase de DNA, que catalisa a metilação de adenina presente em determinadas sequências. A metilação de uma adenina permite à célula distinguir a cadeia mãe (metilada) da cadeia recém-sintetizada e, dessa maneira, remover o nucleotídeo incorporado erradamente da cadeia nova e não da molde.

Fonte: Soares Netto, L. E.  & Menck, C. F. M. 2004. In: Matioli, S. R., org. Biologia molecular e evolução. Ribeirão Preto, Holos.